2015年普通高等学校招生全国统一考试（重庆卷）物理及答案解析.docx

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1、2015年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 (重 庆 卷 )物 理一 、 选 择 题 (共 5 小 题 ， 每 小 题 6 分 ， 满 分 30 分 )1.(6 分 )图 中 曲 线 a、 b、 c、 d为 气 泡 室 中 某 放 射 物 发 生 衰 变 放 出 的 部 分 粒 子 的 径 迹 ， 气 泡室 中 磁 感 应 强 度 方 向 垂 直 于 纸 面 向 里 。 以 下 判 断 可 能 正 确 的 是 ( )A.a、 b 为 粒 子 的 径 迹 B.a、 b 为 粒 子 的 径 迹C.c、 d 为 粒 子 的 径 迹D.c、 d 为 粒 子 的 径 迹解 析 ：

2、 射 线 在 磁 场 中 向 右 运 动 时 ， 带 正 电 荷 射 线 ， 根 据 左 手 定 则 可 以 判 断 它 将 向 上 偏 转 ， 带负 电 荷 射 线 ， 可 以 判 断 它 将 向 下 偏 转 ， 不 带 电 射 线 ， 不 偏 转 ， 由 此 可 以 判 定 a、 b 带 正 电 ， c、d带 负 电 ， 所 以 ABC错 误 ， D 正 确 。答 案 ： D2.(6 分 )宇 航 员 王 亚 平 在 “ 天 宮 1号 ” 飞 船 内 进 行 了 我 国 首 次 太 空 授 课 ， 演 示 了 一 些 完 全 失重 状 态 下 的 物 理 现 象 。 若 飞 船 质 量 为

3、 m， 距 地 面 高 度 为 h， 地 球 质 量 为 M， 半 径 为 R， 引 力 常量 为 G， 则 飞 船 所 在 处 的 重 力 加 速 度 大 小 为 ( )A.0 B.C.D.解 析 ： 飞 船 在 距 地 面 高 度 为 h处 ， 由 万 有 引 力 等 于 重 力 得 ： 解 得 ： g=答 案 ： B 3.(6 分 )高 空 作 业 须 系 安 全 带 ， 如 果 质 量 为 m的 高 空 作 业 人 员 不 慎 跌 落 ， 从 开 始 跌 落 到 安 全带 队 人 刚 刚 产 生 作 用 前 人 下 落 的 距 离 为 h(可 视 为 自 由 落 体 运 动 )。 此

4、后 经 历 时 间 t 安 全 带 达到 最 大 伸 长 ， 若 在 此 过 程 中 该 作 用 力 始 终 竖 直 向 上 ， 则 该 段 时 间 安 全 带 对 人 的 平 均 作 用 力 大小 为 ( )A. +mgB. mgC. +mg D. mg解 析 ： 对 自 由 落 体 运 动 ， 有 ：h=解 得 ：规 定 向 下 为 正 方 向 ， 对 运 动 的 全 程 ， 根 据 动 量 定 理 ， 有 ：mg(t 1+t) Ft=0解 得 ：F= +mg答 案 ： A4.(6 分 )如 图 为 无 线 电 充 电 技 术 中 使 用 的 受 电 线 圈 示 意 图 ， 线 圈 匝 数

5、 为 n， 面 积 为 S， 若 在t 1到 t2时 间 内 ， 匀 强 磁 场 平 行 于 线 圈 轴 线 向 右 穿 过 线 圈 ， 其 磁 感 应 强 度 大 小 由 B1均 匀 增 加到 B2， 则 该 段 时 间 线 圈 两 端 a和 b之 间 的 电 势 差 a b是 ( )A.恒 为B.从 0 均 匀 变 化 到 C.恒 为D.从 0 均 匀 变 化 到解 析 ： 穿 过 线 圈 的 磁 感 应 强 度 均 匀 增 加 ， 故 产 生 恒 定 的 感 应 电 动 势 ， 根 据 法 拉 第 电 磁 感 应 定律 ， 有 ：E=n =nS =nS根 据 楞 次 定 律 ， 如 果

6、线 圈 闭 合 ， 感 应 电 流 的 磁 通 量 向 左 ， 故 感 应 电 动 势 顺 时 针 (从 右 侧 看 )，故 a b， 故 ： a b=答 案 ： C5.(6 分 )若 货 物 随 升 降 机 运 动 的 v t 图 象 如 图 所 示 (竖 直 向 上 为 正 )， 则 货 物 受 到 升 降 机 的支 持 力 F 与 时 间 t 关 系 的 图 象 可 能 是 ( ) A.B.C. D.解 析 ： 根 据 速 度 时 间 图 线 可 知 ， 货 物 先 向 下 做 匀 加 速 直 线 运 动 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， mg F=ma， 解 得 F=mg m

7、a mg，然 后 做 匀 速 直 线 运 动 ， F=mg，然 后 向 下 做 匀 减 速 直 线 运 动 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， F mg=ma， 解 得 F=mg+ma mg，然 后 向 上 做 匀 加 速 直 线 运 动 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， F mg=ma， 解 得 F=mg+ma mg，然 后 做 匀 速 直 线 运 动 ， F=mg，最 后 向 上 做 匀 减 速 直 线 运 动 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， mg F=ma， 解 得 F=mg ma mg。 故 B正 确 ， A、 C、 D错 误 。答 案 ： B。二 、 非

8、 选 择 题 (本 大 题 共 5 小 题 ， 共 68分 ) 6.(9 分 )同 学 们 利 用 如 图 所 示 方 法 估 测 反 应 时 间 。首 先 ， 甲 同 学 捏 住 直 尺 上 端 ， 使 直 尺 保 持 竖 直 状 态 ， 直 尺 零 刻 度 线 位 于 乙 同 学 的 两 指 之 间 。当 乙 看 见 甲 放 开 直 尺 时 ， 立 即 用 手 指 捏 直 尺 ， 若 捏 住 位 置 刻 度 读 数 为 x， 则 乙 同 学 的 反 应 时间 为 (重 力 加 速 度 为 g)。基 于 上 述 原 理 ， 某 同 学 用 直 尺 制 作 测 量 反 应 时 间 的 工 具

9、， 若 测 量 范 围 为 0 0.4s， 则 所 用 直尺 的 长 度 至 少 为 cm(g取 10m/s2)； 若 以 相 等 时 间 间 隔 在 该 直 尺 的 另 一 面 标 记 出 表 示反 应 时 间 的 刻 度 线 ， 则 每 个 时 间 间 隔 在 直 尺 上 对 应 的 长 度 是 的 (选 填 “ 相 等 ” 或“ 不 相 等 ” )。 解 析 ： 直 尺 下 降 的 时 间 即 为 自 由 落 体 运 动 的 时 间 ，根 据 x= 12 gt2可 得 ，t= ，即 乙 同 学 的 反 应 时 间 为 。测 量 范 围 为 0 4s， 则 所 用 直 尺 的 长 度 即

10、为 自 由 落 体 下 降 4s 的 位 移 的 大 小 ，即 h= 12 gt 2= 21 10 0.42 =0.8m=80cm 自 由 落 体 运 动 是 初 速 度 为 零 的 匀 加 速 直 线 运 动 ， 根 据 匀 加 速 直 线 运 动 的 规 律 可 知 ， 在 相 等 时间 间 隔 通 过 的 位 移 是 不 断 增 加 的 ， 所 以 每 个 时 间 间 隔 在 直 尺 上 对 应 的 长 度 是 不 相 等 的 。答 案 ： 80 不 相 等7.(10分 )同 学 们 测 量 某 电 阻 丝 的 电 阻 Rx， 所 用 电 流 表 的 内 阻 与 Rx相 当 ， 电 压

11、表 可 视 为 理 想电 压 表 。 若 所 用 图 1 所 示 电 路 进 行 实 验 ， 要 使 得 Rx的 测 量 值 更 接 近 真 实 值 ， 电 压 表 的 a 端 应 连 接到 电 路 的 点 (选 填 “ b” 或 “ c” )。解 析 ： 因 电 流 表 内 阻 接 近 待 测 电 阻 ， 故 若 用 内 接 法 误 差 很 大 ， 应 采 用 电 流 表 外 接 法 ； 故 a端 应 接 在 c点 。答 案 ： c 测 得 电 阻 丝 的 U I 图 如 图 2 所 示 ， 则 Rx为 (保 留 两 位 有 效 数 字 )。解 析 ： 图 象 的 斜 率 表 示 电 阻 的

12、 阻 值 ， 则 其 阻 值 R=4.2 。答 案 ： 4.2 实 验 中 ， 随 电 压 进 一 步 增 加 电 阻 丝 逐 渐 进 入 炽 热 状 态 ， 某 同 学 发 现 对 炽 热 电 阻 丝 吹 气 ， 其阻 值 会 变 化 。 他 们 对 此 现 象 进 行 探 究 ， 在 控 制 电 阻 丝 两 端 的 电 压 为 10V的 条 件 下 ， 得 到 电 阻丝 的 电 阻 R x随 风 速 v(用 风 速 计 测 )的 变 化 关 系 如 图 3所 示 。 由 图 可 知 当 风 速 增 加 时 ， Rx会(选 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ” )。 在 风 速 增 加 过

13、 程 中 ， 为 保 持 电 阻 丝 两 端 电 压 为 10V， 需 要 将 滑动 变 阻 器 RW的 滑 片 向 端 调 节 (选 填 “ M” 或 “ N” )。 解 析 ： 由 图 可 知 ， 电 阻 的 阻 值 随 风 速 的 增 加 而 减 小 ； 当 电 阻 减 小 时 ， 并 联 部 分 电 阻 减 小 ， 为了 让 其 分 压 仍 为 10V， 滑 动 变 阻 器 的 阻 值 应 向 上 移 动 ， 从 而 维 持 上 下 电 阻 之 比 恒 定 。答 案 ： 减 小 M 为 了 通 过 电 压 表 的 示 数 来 显 示 风 速 ， 同 学 们 设 计 了 如 图 4所 示

14、 的 电 路 ， 其 中 R 为 两 只 阻 值相 同 的 电 阻 ， Rx为 两 根 形 同 的 电 阻 丝 ， 一 根 置 于 气 流 中 ， 另 一 根 不 受 气 流 影 响 ， 为 待 接入 的 理 想 电 压 表 。 如 果 要 求 在 测 量 中 ， 风 速 从 零 开 始 增 加 ， 电 压 表 的 示 数 也 从 零 开 始 增 加 ，则 电 压 表 的 “ +” 端 和 “ ” 端 应 分 别 连 接 到 电 路 中 的 点 和 点 (在“ a” “ b” “ c” “ d” 中 选 填 )。解 析 ： 风 速 从 零 增 加 时 ， 置 于 气 流 中 的 电 阻 减 小

15、 ， 其 他 电 阻 不 变 ， 要 使 电 压 表 示 数 从 零 开 始增 加 ， 电 压 表 的 正 负 极 只 能 接 在 b、 d 两 点 ； 其 他 各 点 之 间 电 势 差 均 不 可 能 为 零 。答 案 ： b、 d 8.(15分 )音 圈 电 机 是 一 种 应 用 于 硬 盘 、 光 驱 等 系 统 的 特 殊 电 动 机 。 如 图 是 某 音 圈 电 机 的 原理 图 ， 它 是 一 对 正 对 的 磁 极 和 一 个 正 方 形 刚 性 线 圈 构 成 ， 线 圈 边 长 为 L， 匝 数 为 n， 磁 极 正对 区 域 内 的 磁 感 应 强 度 方 向 垂 直

16、 于 线 圈 平 面 竖 直 向 下 ， 大 小 为 B， 区 域 外 的 磁 场 忽 略 不 计 。线 圈 左 边 始 终 在 磁 场 外 ， 右 边 始 终 在 磁 场 内 ， 前 后 两 边 在 磁 场 内 的 长 度 始 终 相 等 。 某 时 刻 线圈 中 电 流 从 P 流 向 Q， 大 小 为 I。(1)求 此 时 线 圈 所 受 安 培 力 的 大 小 和 方 向 。(2)若 此 时 线 圈 水 平 向 右 运 动 的 速 度 大 小 为 v， 求 安 培 力 的 功 率 。解 析 ： (1)由 图 可 知 ， 线 圈 的 平 面 与 磁 场 的 方 向 垂 直 ， 由 左 手

17、 定 则 可 得 ， 线 圈 的 里 边 与 外 边 受 到 的 安 培 力 大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ， 相 互 抵 消 ； 线 圈 右 边 电 流 的 方 向 向 外 ， 根 据 左 手 定 则 可得 ， 受 到 的 安 培 力 的 方 向 水 平 向 右 。由 于 线 圈 的 平 面 与 磁 场 的 方 向 垂 直 ， 所 以 线 圈 所 受 安 培 力 的 大 小 ： F=nBIL。(2)线 圈 在 安 培 力 的 作 用 下 运 动 ， 根 据 功 率 的 表 达 式 可 知 ： P=Fv=nBILv。答 案 ： (1)线 圈 受 到 的 安 培 力 的 大 小 为 nIB

18、L 方 向 ： 水 平 向 右 ；(2)安 培 力 的 功 率 为 nIBLv。9.(16分 )同 学 们 参 照 伽 利 略 时 期 演 示 平 抛 运 动 的 方 法 制 作 了 如 图 所 示 的 实 验 装 置 。 图 中 水平 放 置 的 底 板 上 竖 直 地 固 定 有 M 板 和 N板 。 M 板 上 部 有 一 半 径 为 R的 圆 弧 形 的 粗 糙 轨 道 ，P为 最 高 点 ， Q为 最 低 点 ， Q 点 处 的 切 线 水 平 ， 距 底 板 高 为 H。 N 板 上 固 定 有 三 个 圆 环 。 将 质量 为 m的 小 球 从 P 处 静 止 释 放 ， 小 球

19、 运 动 至 Q飞 出 后 无 阻 碍 地 通 过 各 圆 环 中 心 ， 落 到 底 板 上距 Q 水 平 距 离 为 L 处 。 不 考 虑 空 气 阻 力 ， 重 力 加 速 度 为 g。 求 ： (1)距 Q 水 平 距 离 为 的 圆 环 中 心 到 底 板 的 高 度 ；(2)小 球 运 动 到 Q 点 时 速 度 的 大 小 以 及 对 轨 道 压 力 的 大 小 和 方 向 ；(3)摩 擦 力 对 小 球 做 的 功 。解 析 ： (1)小 球 从 Q 抛 出 后 运 动 的 时 间 ： 水 平 位 移 ： L=v Qt 小 球 运 动 到 距 Q水 平 距 离 为 的 位 置

20、 时 的 时 间 ： 此 过 程 中 小 球 下 降 的 高 度 ： h= 联 立 以 上 公 式 可 得 ： h=圆 环 中 心 到 底 板 的 高 度 为 ： H = ； (2)由 得 小 球 到 达 Q 点 的 速 度 ： 在 Q 点 小 球 受 到 的 支 持 力 与 重 力 的 合 力 提 供 向 心 力 ， 得 ： 联 立 得 ：由 牛 顿 第 三 定 律 可 得 ， 小 球 对 轨 道 的 压 力 的 大 小 ： mg(1+ ) 方 向 ： 竖 直 向 下(3)小 球 从 P 到 Q 的 过 程 中 ， 重 力 与 摩 擦 力 做 功 ， 由 功 能 关 系 得 ： mgR= 联

21、 立 得 ： W=mg( ) 答 案 ： (1)到 底 板 的 高 度 ： ； (2)小 球 的 速 度 的 大 小 ： 小 球 对 轨 道 的 压 力 的 大 小 ： mg(1+ ) 方 向 ： 竖 直 向 下 ；(3)摩 擦 力 对 小 球 做 的 功 ： mg( )。10.(18分 )图 为 某 种 离 子 加 速 器 的 设 计 方 案 。 两 个 半 圆 形 金 属 盒 内 存 在 相 同 的 垂 直 于 纸 面 向外 的 匀 强 磁 场 。 其 中 MN 和 M N 是 间 距 为 h 的 两 平 行 极 板 ， 其 上 分 别 有 正 对 的 两 个 小 孔 O和 O ， O N

22、 =ON=d， P为 靶 点 ， o p=kd(k为 大 于 1 的 整 数 )。 极 板 间 存 在 方 向 向 上 的 匀强 电 场 ， 两 极 板 间 电 压 为 U。 质 量 为 m、 带 电 量 为 q 的 正 离 子 从 O 点 由 静 止 开 始 加 速 ， 经 O进 入 磁 场 区 域 。 当 离 子 打 到 极 板 上 O N 区 域 (含 N 点 )或 外 壳 上 时 将 会 被 吸 收 。 两 虚 线 之间 的 区 域 无 电 场 和 磁 场 存 在 ， 离 子 可 匀 速 穿 过 。 忽 略 相 对 论 效 应 和 离 子 所 受 的 重 力 。 求 ： (1)离 子

23、经 过 电 场 仅 加 速 一 次 后 能 打 到 P 点 所 需 的 磁 感 应 强 度 大 小 ；(2)能 使 离 子 打 到 P 点 的 磁 感 应 强 度 的 所 有 可 能 值 ；(3)打 到 P 点 的 能 量 最 大 的 离 子 在 磁 场 汇 总 运 动 的 时 间 和 在 电 场 中 运 动 的 时 间 。解 析 ： (1)在 电 场 中 的 直 线 加 速 过 程 ， 根 据 动 能 定 理 ， 有 ：qU= 在 磁 场 中 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 ， 有 ：联 立 解 得 磁 感 应 强 度 大 小 ： B= (2)在 电 场 中 的 第 一 次 直 线 加

24、速 过 程 ， 根 据 动 能 定 理 ， 有 ：qU= 在 磁 场 第 一 次 圆 周 运 动 过 程 中 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 ， 有 ：其 中 ： 在 电 场 中 的 前 n次 直 线 加 速 过 程 ， 根 据 动 能 定 理 ， 有 ：nqU= 在 磁 场 中 第 n 次 圆 周 运 动 过 程 ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 ， 有 ：联 立 解 得 ：B= (n=1， 2， 3， 4， ， k 2 1)(3)在 电 场 中 n 次 运 动 都 是 加 速 ， 可 以 当 作 一 个 匀 加 速 直 线 运 动 进 行 考 虑 ；根 据 式 ， 最 大 速 度 为

25、 ： v=根 据 动 量 定 理 ， 有 ：打 到 P点 的 能 量 最 大 的 离 子 加 速 次 数 最 大 ， 为 ：n=k 2 1联 立 解 得 ：在 磁 场 中 做 圆 周 运 动 ， 为 (n )圈 ， 即 (k2 )圈 ；周 期 ： T=根 据 式 ， B n=故 在 磁 场 中 的 运 动 时 间 为 ：t =(k2 )联 立 解 得 ：t =答 案 ： (1)离 子 经 过 电 场 仅 加 速 一 次 后 能 打 到 P 点 所 需 的 磁 感 应 强 度 大 小 为 ； (2)能 使 离 子 打 到 P 点 的 磁 感 应 强 度 磁 感 应 强 度 的 可 能 值 为 ：

26、 (n=1， 2， 3， 4， ，k2 1)；(3)在 磁 场 中 运 动 的 时 间 为 ； 在 电 场 中 运 动 的 时 间 为h 。三 、 选 做 题 (第 10题 和 第 11 题 各 12分 ， 从 中 选 做 一 题 ， 若 两 题 都 做 ， 则 按 第 10题 计 分 )选修 3-311.(12分 )某 驾 驶 员 发 现 中 午 时 车 胎 内 的 气 压 高 于 清 晨 时 的 ， 且 车 胎 体 积 增 大 。 若 这 段 时 间 胎 内 气 体 质 量 不 变 且 可 视 为 理 想 气 体 ， 那 么 ( )A.外 界 对 胎 内 气 体 做 功 ， 气 体 内 能

27、 减 小B.外 界 对 胎 内 气 体 做 功 ， 气 体 内 能 增 大C.胎 内 气 体 对 外 界 做 功 ， 内 能 减 小D.胎 内 气 体 对 外 界 做 功 ， 内 能 增 大解 析 ： 根 据 理 想 气 体 的 状 态 方 程 ： 可 知 轮 胎 内 的 压 强 增 大 、 体 积 增 大 ， 则 温 度 一 定 升高 。气 体 的 温 度 升 高 ， 内 能 一 定 增 大 。 气 体 的 体 积 增 大 的 过 程 中 ， 对 外 做 功 。答 案 ： D12.北 方 某 地 的 冬 天 室 外 气 温 很 低 ， 吹 出 的 肥 皂 泡 会 很 快 冻 结 。 若 刚

28、吹 出 时 肥 皂 泡 内 气 体 温度 为 T 1， 压 强 为 P1， 肥 皂 泡 冻 住 后 泡 内 气 体 温 度 降 为 T2。 整 个 过 程 中 泡 内 气 体 视 为 理 想 气 体 ，不 计 体 积 和 质 量 变 化 ， 大 气 压 强 为 P0。 求 冻 结 后 肥 皂 膜 内 外 气 体 的 压 强 差 。解 析 ： 对 泡 内 气 体 有 查 理 定 律 可 知 ：=解 得 ： P 2= ；内 外 压 强 差 为 ： P2 P0= P0；答 案 ： 冻 结 后 肥 皂 膜 内 外 气 体 的 压 强 差 为 P0选 修 3-4 13.虹 和 霓 是 太 阳 光 在 水

29、 珠 内 分 别 经 过 一 次 和 两 次 反 射 后 出 射 形 成 的 ， 可 利 用 白 光 照 射 玻 璃球 来 说 明 。 两 束 平 行 白 光 照 射 到 透 明 玻 璃 球 后 ， 在 水 平 的 白 色 桌 面 上 会 形 成 MN 和 PQ两 条 彩色 光 带 ， 光 路 如 图 1所 示 。 M、 N、 P、 Q点 的 颜 色 分 别 为 ( )A.紫 、 红 、 红 、 紫B.红 、 紫 、 红 、 紫C.红 、 紫 、 紫 、 红D.紫 、 红 、 紫 、 红 解 析 ： 七 色 光 中 白 光 中 红 光 的 折 射 率 最 小 ； 紫 光 的 折 射 率 最 大

30、 ； 故 经 玻 璃 球 折 射 后 红 光 的 折射 角 较 大 ； 由 玻 璃 球 出 来 后 将 形 成 光 带 ， 而 两 端 分 别 是 红 光 和 紫 光 ； 根 据 光 路 图 可 知 说 明 M、Q点 为 紫 光 ； N、 P 点 为 红 光 。答 案 ： A。14.如 图 为 一 列 沿 x 轴 正 方 向 传 播 的 简 谐 机 械 横 波 某 时 刻 的 波 形 图 ， 质 点 P 的 振 动 周 期 为0.4s。 求 该 波 的 波 速 并 判 断 P点 此 时 的 振 动 方 向 。 解 析 ： 质 点 的 振 动 周 期 与 波 的 周 期 相 同 ， 可 知 波 的 周 期 T=0.4s，由 图 象 可 知 ， 波 长 =1.0m。则 波 速 。波 沿 x轴 正 方 向 传 播 ， 根 据 上 下 坡 法 知 ， P点 的 振 动 方 向 竖 直 向 上 。答 ： 波 的 波 速 为 2.5m/s， P点 的 振 动 方 向 竖 直 向 上 。